JPH11257353A - 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 - Google Patents
磁気軸受装置のタッチダウン軸受Info
- Publication number
- JPH11257353A JPH11257353A JP11007687A JP768799A JPH11257353A JP H11257353 A JPH11257353 A JP H11257353A JP 11007687 A JP11007687 A JP 11007687A JP 768799 A JP768799 A JP 768799A JP H11257353 A JPH11257353 A JP H11257353A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- ball
- touch
- bearing
- rolling surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims abstract description 25
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 32
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
- F16C19/542—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing with two rolling bearings with angular contact
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タッチダウン軸受の耐久性向上を図る。
【解決手段】 回転部材２に対向配置させている内輪７
又は外輪８の表面に、鉛の被膜１６を形成したボール転
走面１５と、二硫化モリブデンの被膜１７を形成したタ
ッチダウン時に回転部材２と接触する面とを設けた構成
とした。
又は外輪８の表面に、鉛の被膜１６を形成したボール転
走面１５と、二硫化モリブデンの被膜１７を形成したタ
ッチダウン時に回転部材２と接触する面とを設けた構成
とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気軸受装置の
制御不能時に回転部材を支持するためのタッチダウン軸
受に関するものである。
制御不能時に回転部材を支持するためのタッチダウン軸
受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気軸受装置においては、図１に
示すように、磁気軸受１で非接触支持された回転軸２の
両端部にタッチダウン軸受３、４を配置し、突然の断線
や停電等によって磁気軸受１が制御不能になった場合
に、タッチダウン軸受３、４が回転軸２を支持して、磁
気軸受１や回転軸２の損傷を防ぐ構造がとられている。
示すように、磁気軸受１で非接触支持された回転軸２の
両端部にタッチダウン軸受３、４を配置し、突然の断線
や停電等によって磁気軸受１が制御不能になった場合
に、タッチダウン軸受３、４が回転軸２を支持して、磁
気軸受１や回転軸２の損傷を防ぐ構造がとられている。
【０００３】図２は、上記装置における下側のタッチダ
ウン軸受３の構造を示しており、この軸受３は、２個の
アンギュラ玉軸受５、６の正面組合せとして、ラジアル
荷重とアキシァル荷重の両方を受けるようにしている。
この各アンギュラ玉軸受５、６は、内輪７と外輪８の間
に、保持器９で保持される複数のボール１０を組込んで
形成され、各内輪７の組合せ面には研削加工によりすき
間１１が設けられ、内輪の熱膨張により軸受に予圧がか
からないようになっている。
ウン軸受３の構造を示しており、この軸受３は、２個の
アンギュラ玉軸受５、６の正面組合せとして、ラジアル
荷重とアキシァル荷重の両方を受けるようにしている。
この各アンギュラ玉軸受５、６は、内輪７と外輪８の間
に、保持器９で保持される複数のボール１０を組込んで
形成され、各内輪７の組合せ面には研削加工によりすき
間１１が設けられ、内輪の熱膨張により軸受に予圧がか
からないようになっている。
【０００４】上記構造のタッチダウン軸受３では、内輪
７が回転軸２に対向し、その内径面がタッチダウン面１
２となる。一方、図１において、ハウジング側を回転さ
せ、中央の軸に設けた磁気軸受によってハウジングを支
持するようにした構造では、タッチダウン軸受の外輪８
が回転部材であるハウジングに対向し、その外径面でタ
ッチダウンすることになる。
７が回転軸２に対向し、その内径面がタッチダウン面１
２となる。一方、図１において、ハウジング側を回転さ
せ、中央の軸に設けた磁気軸受によってハウジングを支
持するようにした構造では、タッチダウン軸受の外輪８
が回転部材であるハウジングに対向し、その外径面でタ
ッチダウンすることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のタッ
チダウン軸受は、従来、緊急用として考えられていたた
め、１回又は２回のタッチダウンによって軸受が使用不
能になってもやむを得ないこととされていた。しかし、
使用不能となったタッチダウン軸受を交換するには、磁
気軸受装置を分解し、軸受を交換した後、内輪又は外輪
と回転部材との間のタッチダウンすき間を、磁気軸受の
軸受すき間に対して高精度に調整しつつ軸受装置を組立
てる作業が必要になるため、作業に著しく手間がかかる
不具合がある。このため、最近では、タッチダウン軸受
の耐久性を上げ、多数回のタッチダウンにも耐えること
ができる構造が求められている。
チダウン軸受は、従来、緊急用として考えられていたた
め、１回又は２回のタッチダウンによって軸受が使用不
能になってもやむを得ないこととされていた。しかし、
使用不能となったタッチダウン軸受を交換するには、磁
気軸受装置を分解し、軸受を交換した後、内輪又は外輪
と回転部材との間のタッチダウンすき間を、磁気軸受の
軸受すき間に対して高精度に調整しつつ軸受装置を組立
てる作業が必要になるため、作業に著しく手間がかかる
不具合がある。このため、最近では、タッチダウン軸受
の耐久性を上げ、多数回のタッチダウンにも耐えること
ができる構造が求められている。
【０００６】しかしながら、従来のタッチダウン軸受
は、焼付きを生じないようなボールと保持器の材料の組
合せや、真空中での潤滑のために固体潤滑材でボール転
走面や摺動面を潤滑する構造はとられているが、最適な
耐久性を得るための材料や潤滑剤の組合せについては何
ら考慮されておらず、寿命向上を図る上での指針が全く
確立されていないのが実情である。
は、焼付きを生じないようなボールと保持器の材料の組
合せや、真空中での潤滑のために固体潤滑材でボール転
走面や摺動面を潤滑する構造はとられているが、最適な
耐久性を得るための材料や潤滑剤の組合せについては何
ら考慮されておらず、寿命向上を図る上での指針が全く
確立されていないのが実情である。
【０００７】そこで、この発明は、潤滑剤や保持器の材
料の最適な組合せの条件を与え、最長の寿命を実現でき
るタッチダウン軸受を提供しようとするものである。
料の最適な組合せの条件を与え、最長の寿命を実現でき
るタッチダウン軸受を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、内輪と、外輪と、この内輪と外輪の間
に組込まれた保持器に保持されたボールとからなり、上
記内輪又は外輪の一方を、磁気軸受により支持した回転
部材に対向配置させている磁気軸受装置のタッチダウン
軸受において、上記保持器を鉛含有銅系金属で形成し、
上記回転部材に対向配置させている内輪又は外輪の表面
に、鉛の被膜を形成したボール転走面と、二硫化モリブ
デンの被膜を形成したタッチダウン時に回転部材と接触
する面とを有する構造としたものである。
め、この発明は、内輪と、外輪と、この内輪と外輪の間
に組込まれた保持器に保持されたボールとからなり、上
記内輪又は外輪の一方を、磁気軸受により支持した回転
部材に対向配置させている磁気軸受装置のタッチダウン
軸受において、上記保持器を鉛含有銅系金属で形成し、
上記回転部材に対向配置させている内輪又は外輪の表面
に、鉛の被膜を形成したボール転走面と、二硫化モリブ
デンの被膜を形成したタッチダウン時に回転部材と接触
する面とを有する構造としたものである。
【０００９】ここで、上記の鉛含有銅系金属は、鉛青銅
３種とするのが望ましい。
３種とするのが望ましい。
【００１０】
【作用】上記の構造においては、内外輪とボールの回転
運動によって、ボール転走面の鉛被膜の鉛がボールの表
面に転移し、潤滑作用を行なう。また、内外輪とボール
の摩擦の繰返しにより転走面又はボール表面の鉛が不足
すると、保持器に含有された鉛が転走面やボール表面に
補充され、潤滑剤の枯渇を防止する。
運動によって、ボール転走面の鉛被膜の鉛がボールの表
面に転移し、潤滑作用を行なう。また、内外輪とボール
の摩擦の繰返しにより転走面又はボール表面の鉛が不足
すると、保持器に含有された鉛が転走面やボール表面に
補充され、潤滑剤の枯渇を防止する。
【００１１】一方、タッチダウンの際は、二硫化モリブ
デンの被膜が内輪又は外輪と他部材との接触面を潤滑
し、焼付きを防止すると共に、摩耗を抑制する。
デンの被膜が内輪又は外輪と他部材との接触面を潤滑
し、焼付きを防止すると共に、摩耗を抑制する。
【００１２】
【実施例】この発明に係るタッチダウン軸受の基本構造
は、図２に示す従来のものと同じであり、内輪７と外輪
８の間に複数のボール１０が介在し、そのボール１０を
保持器９が保持している。
は、図２に示す従来のものと同じであり、内輪７と外輪
８の間に複数のボール１０が介在し、そのボール１０を
保持器９が保持している。
【００１３】上記保持器９は、図３に示すように、鉛青
銅等の鉛を含有する銅系金属で形成した環状部材１３
に、ボール１０が嵌合するポケット孔１４を機械加工し
て形成されている。
銅等の鉛を含有する銅系金属で形成した環状部材１３
に、ボール１０が嵌合するポケット孔１４を機械加工し
て形成されている。
【００１４】また、回転軸２に対向する内輪７のボール
転走面１５には、鉛の被膜１６が形成され、そのボール
転走面１５以外の内輪７の表面に、スパッタリングによ
り二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）の被膜１７が形成され
ている。この場合、二硫化モリブデンの被膜１７の上に
は鉛が転移しにくいため、ボール転走面１５をマスキン
グした状態で内輪７の表面に二硫化モリブデンをスパッ
タリングし、その後、ボール転走面１５に鉛棒を押し付
けるなどして鉛をすり込み、鉛の被膜１６を形成する。
転走面１５には、鉛の被膜１６が形成され、そのボール
転走面１５以外の内輪７の表面に、スパッタリングによ
り二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）の被膜１７が形成され
ている。この場合、二硫化モリブデンの被膜１７の上に
は鉛が転移しにくいため、ボール転走面１５をマスキン
グした状態で内輪７の表面に二硫化モリブデンをスパッ
タリングし、その後、ボール転走面１５に鉛棒を押し付
けるなどして鉛をすり込み、鉛の被膜１６を形成する。
【００１５】このようにボール転走面１５に形成される
鉛の被膜１６は、回転初期におけるボール１０の潤滑剤
として作用し、ボール１０に転移した鉛は、保持器９に
含有されている鉛を引出す役目をする。
鉛の被膜１６は、回転初期におけるボール１０の潤滑剤
として作用し、ボール１０に転移した鉛は、保持器９に
含有されている鉛を引出す役目をする。
【００１６】また、鉛青銅等などの鉛含有銅系金属は、
真空・高温の条件下において他の耐熱性高分子材料より
も放出ガス量が少ないため、高真空中で用いても真空度
に悪影響を及ぼさない。
真空・高温の条件下において他の耐熱性高分子材料より
も放出ガス量が少ないため、高真空中で用いても真空度
に悪影響を及ぼさない。
【００１７】上記のような鉛の被膜１６や、二硫化モリ
ブデンの被膜１７は、固定側の外輪８の表面に設けても
よいが、回転軸２と接触する内輪７の表面だけに設ける
だけでも十分な潤滑効果を得ることができる。
ブデンの被膜１７は、固定側の外輪８の表面に設けても
よいが、回転軸２と接触する内輪７の表面だけに設ける
だけでも十分な潤滑効果を得ることができる。
【００１８】一方、内輪７及び外輪８は、ＳＵＪ２等の
軸受鋼又はＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で形成さ
れ、ボール１０は、焼入鋼又はセラミックス等で形成さ
れる。特に、ＳｉＮ等のセラミックス製のボールは、鉄
材との溶着が極めて少ないために、焼付きがなく、かつ
高い耐摩耗性を得ることができる。しかし、このような
材料に限定されるものではなく、耐摩耗性が高く焼付き
が生じにくい組合せであれば、他の任意の材料を選択す
ることができる。
軸受鋼又はＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で形成さ
れ、ボール１０は、焼入鋼又はセラミックス等で形成さ
れる。特に、ＳｉＮ等のセラミックス製のボールは、鉄
材との溶着が極めて少ないために、焼付きがなく、かつ
高い耐摩耗性を得ることができる。しかし、このような
材料に限定されるものではなく、耐摩耗性が高く焼付き
が生じにくい組合せであれば、他の任意の材料を選択す
ることができる。
【００１９】なお、図２のタッチダウン軸受は、アンギ
ュラ玉軸受５、６を正面組合せした構造を示したが、ラ
ジアル荷重だけを受ける構造の場合（図１に示す磁気軸
受装置における上側のタッチダウン軸受４）は、図４に
示すような単列の深みぞ玉軸受を用いることができる。
この場合の保持器９’は、図５に示すように、幅方向に
２つ割りされる環状部材１８ａ、１８ｂを、リベット１
９によって一体に固着して形成される。
ュラ玉軸受５、６を正面組合せした構造を示したが、ラ
ジアル荷重だけを受ける構造の場合（図１に示す磁気軸
受装置における上側のタッチダウン軸受４）は、図４に
示すような単列の深みぞ玉軸受を用いることができる。
この場合の保持器９’は、図５に示すように、幅方向に
２つ割りされる環状部材１８ａ、１８ｂを、リベット１
９によって一体に固着して形成される。
【００２０】また、実施例では、回転軸２を内輪７にタ
ッチダウンさせる構造を示したが、内輪７を固定し、外
輪８を回転部材にタッチダウンさせる装置にも適用する
ことができる。この場合には、少なくとも外輪８のボー
ル転走面に鉛の被膜１６を形成し、それ以外の外輪８の
表面に、二硫化モリブデンの被膜１７を形成するように
する。
ッチダウンさせる構造を示したが、内輪７を固定し、外
輪８を回転部材にタッチダウンさせる装置にも適用する
ことができる。この場合には、少なくとも外輪８のボー
ル転走面に鉛の被膜１６を形成し、それ以外の外輪８の
表面に、二硫化モリブデンの被膜１７を形成するように
する。
【００２１】−実験例− 本発明者は、耐久寿命の向上を引出す上で最適な保持器
の材料や、潤滑剤の種類、及びそれらの最良の組合せを
知るために各種の実験を行なった。次に、その実験例に
ついて述べる。
の材料や、潤滑剤の種類、及びそれらの最良の組合せを
知るために各種の実験を行なった。次に、その実験例に
ついて述べる。
【００２２】（実験例１）保持器は、ボールを回転自在
に案内し、かつ、ボール部材転走面に潤滑剤としての鉛
を補充する重要な役目を持ち、安定したトルク特性と、
補充に適した鉛含有構造が求められる。
に案内し、かつ、ボール部材転走面に潤滑剤としての鉛
を補充する重要な役目を持ち、安定したトルク特性と、
補充に適した鉛含有構造が求められる。
【００２３】そこで、実験例１では、上述した最適な特
性をもつ保持器の材料を知るため、保持器を、表１に示
すような含有成分を有する鉛青銅２種、３種、４種でそ
れぞれ形成し、それらを用いて回転試験を行ない、軸受
のトルク特性と各部品の重量変化を調べた。
性をもつ保持器の材料を知るため、保持器を、表１に示
すような含有成分を有する鉛青銅２種、３種、４種でそ
れぞれ形成し、それらを用いて回転試験を行ない、軸受
のトルク特性と各部品の重量変化を調べた。
【００２４】
【表１】
【００２５】回転試験においては、上述した各種の保持
器を、予めボール転走面に鉛をすり込んだ玉軸受に装着
し、その玉軸受を、高真空・高温の状態下で配置された
回転軸に取付け、その回転軸を所定の総負荷回転数まで
回転させた場合の軸受の摩擦トルクの変化を測定した。
表２に、その回転試験の条件を示す。
器を、予めボール転走面に鉛をすり込んだ玉軸受に装着
し、その玉軸受を、高真空・高温の状態下で配置された
回転軸に取付け、その回転軸を所定の総負荷回転数まで
回転させた場合の軸受の摩擦トルクの変化を測定した。
表２に、その回転試験の条件を示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】図６乃至図８は、トルク特性の試験結果を
示したものである。図６に示すように、保持器に鉛青銅
２種を用いた場合は、総負荷回転数に達するまでに急激
なトルク上昇を起こし、寿命に至った。これに対して、
図７及び図８に示すように、鉛青銅３種及び４種を用い
た場合は、総負荷回転数に達するまで安定したトルクを
示した。この場合、鉛青銅４種は、３種に比べて高いト
ルク値を示した。
示したものである。図６に示すように、保持器に鉛青銅
２種を用いた場合は、総負荷回転数に達するまでに急激
なトルク上昇を起こし、寿命に至った。これに対して、
図７及び図８に示すように、鉛青銅３種及び４種を用い
た場合は、総負荷回転数に達するまで安定したトルクを
示した。この場合、鉛青銅４種は、３種に比べて高いト
ルク値を示した。
【００２８】一方、表３は、上述した各種の試験用軸受
における試験後の各部品の重量変化を示したものであ
る。
における試験後の各部品の重量変化を示したものであ
る。
【００２９】
【表３】
【００３０】この表に示すように、保持器に鉛青銅３種
を用いた場合は、各部品や保持器の重量変化が最も小さ
く、わずかの保持器の摩耗で効率的な潤滑がなされ、か
つその潤滑状態が長時間保持されたことが解る。また、
試験後のボール転走面は滑らかな面を示し、摩耗トルク
の少なさが裏付けられた。
を用いた場合は、各部品や保持器の重量変化が最も小さ
く、わずかの保持器の摩耗で効率的な潤滑がなされ、か
つその潤滑状態が長時間保持されたことが解る。また、
試験後のボール転走面は滑らかな面を示し、摩耗トルク
の少なさが裏付けられた。
【００３１】これに対して、鉛青銅４種の場合は、保持
器の摩耗減量が大きく、物質の転着による鋼球の重量増
加も大きい値を示した。また、試験後のボール転走面の
表面には、鉛が多く残留しているのが見られ、その残留
した鉛が、鉛青銅３種に比べて高い摩擦トルク７を示す
原因になったと考えられる。
器の摩耗減量が大きく、物質の転着による鋼球の重量増
加も大きい値を示した。また、試験後のボール転走面の
表面には、鉛が多く残留しているのが見られ、その残留
した鉛が、鉛青銅３種に比べて高い摩擦トルク７を示す
原因になったと考えられる。
【００３２】一方、鉛青銅２種の場合は、試験時間が他
の試験品に比べて短いにも拘わらず保持器の摩擦減量が
大きく、試験後のボール転走面は荒れた状態を示した。
これは、鉛青銅２種にボール転走面での鉛の不足を補う
だけの鉛含有量がなく、ボール転走面に予めすり込んだ
鉛の潤滑作用が無くなった時点で潤滑剤の枯渇が生じ、
これによって保持器の摩耗が急激に進行し、摩耗粉の噛
み込みにより寿命に至ったことが推察される。
の試験品に比べて短いにも拘わらず保持器の摩擦減量が
大きく、試験後のボール転走面は荒れた状態を示した。
これは、鉛青銅２種にボール転走面での鉛の不足を補う
だけの鉛含有量がなく、ボール転走面に予めすり込んだ
鉛の潤滑作用が無くなった時点で潤滑剤の枯渇が生じ、
これによって保持器の摩耗が急激に進行し、摩耗粉の噛
み込みにより寿命に至ったことが推察される。
【００３３】以上のことから、鉛青銅３種と４種には、
ボール転走面での潤滑剤不足を補充するのに十分な鉛含
有量があるが、ボールを保持するための強度やトルク特
性の上で鉛青銅３種が優れており、これにより、保持器
の材料として鉛青銅３種が最も適していることが示され
た。
ボール転走面での潤滑剤不足を補充するのに十分な鉛含
有量があるが、ボールを保持するための強度やトルク特
性の上で鉛青銅３種が優れており、これにより、保持器
の材料として鉛青銅３種が最も適していることが示され
た。
【００３４】（実験例２）一方、真空中の摺動面に対し
て、蒸発圧の低い固定潤滑剤の被膜が良好な潤滑性を示
すことが知られている。このため、実験例２では、各種
の固体潤滑剤（二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、銀（Ａ
ｇ）、鉛（Ｐｂ））のうち、どれが最も良好な潤滑性能
を示すかを調べた。
て、蒸発圧の低い固定潤滑剤の被膜が良好な潤滑性を示
すことが知られている。このため、実験例２では、各種
の固体潤滑剤（二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、銀（Ａ
ｇ）、鉛（Ｐｂ））のうち、どれが最も良好な潤滑性能
を示すかを調べた。
【００３５】試験は、転がり軸受の転走面に、上述した
各種の潤滑剤の被膜を形成し、その転がり軸受を、真空
中で１kgｆのスラスト荷重を加えた状態において、回転
数２５００ｒｐｍで回転試験し、軸受の摩擦トルクの変
化を測定した。図９は、試験結果を回転試験の初期、中
期、後期に分けて示したものである。
各種の潤滑剤の被膜を形成し、その転がり軸受を、真空
中で１kgｆのスラスト荷重を加えた状態において、回転
数２５００ｒｐｍで回転試験し、軸受の摩擦トルクの変
化を測定した。図９は、試験結果を回転試験の初期、中
期、後期に分けて示したものである。
【００３６】この図９に示すように、銀や鉛の場合、ト
ルクが次第に増大するのに比べて、二硫化モリブデンの
場合、トルク変化が極めて小さな範囲に収まっており、
二硫化モリブデンが真空中の摺動面に対して優れた潤滑
性能を発揮することが示された。
ルクが次第に増大するのに比べて、二硫化モリブデンの
場合、トルク変化が極めて小さな範囲に収まっており、
二硫化モリブデンが真空中の摺動面に対して優れた潤滑
性能を発揮することが示された。
【００３７】（実験例３）上記の実験例１及び２によ
り、保持器の材料として鉛青銅３種が、また摺動面の潤
滑剤として二硫化モリブデンが最も適するという結果が
得られたので、この実験例３では、それらと内外輪やボ
ールの材質との組合せにおいて、寿命向上に最適な条件
を求めた。
り、保持器の材料として鉛青銅３種が、また摺動面の潤
滑剤として二硫化モリブデンが最も適するという結果が
得られたので、この実験例３では、それらと内外輪やボ
ールの材質との組合せにおいて、寿命向上に最適な条件
を求めた。
【００３８】図１０は、この実験に用いた試験装置の構
造を示している。この試験装置は、真空ポート（排気
口）２２を備えるハウジング２１の内部に、試験用軸受
２３とダミー用軸受２４を介して主軸２５を回転自在に
支持し、ハウジング２１内に、主軸２５を回転駆動する
誘導モータ２６を組込んでいる。また、ハウジング２１
の端部に、負荷調整ねじ２７と皿バネ２８を取付け、ね
じ２７の操作により試験用軸受２３に加えるアキシァル
方向の予圧と荷重を調整できるようにしている。
造を示している。この試験装置は、真空ポート（排気
口）２２を備えるハウジング２１の内部に、試験用軸受
２３とダミー用軸受２４を介して主軸２５を回転自在に
支持し、ハウジング２１内に、主軸２５を回転駆動する
誘導モータ２６を組込んでいる。また、ハウジング２１
の端部に、負荷調整ねじ２７と皿バネ２８を取付け、ね
じ２７の操作により試験用軸受２３に加えるアキシァル
方向の予圧と荷重を調整できるようにしている。
【００３９】試験用軸受２３は、単列の玉軸受を使用
し、アキシァル方向の荷重だけを受けるようにした。ま
た、試験用軸受の内輪には、赤外式幅射温度計を取付
け、ハウジング２１の前面に、その幅射温度計の温度読
取り用の測定窓２９を設けた。
し、アキシァル方向の荷重だけを受けるようにした。ま
た、試験用軸受の内輪には、赤外式幅射温度計を取付
け、ハウジング２１の前面に、その幅射温度計の温度読
取り用の測定窓２９を設けた。
【００４０】試験は、先ず、負荷調整ねじ２７により試
験用軸受２３の予圧を調整し、ハウジング２１内部を真
空排気した後、主軸２５を定格回転させた。次に、負荷
調整ねじ２７の操作により試験用軸受２３に３００kgｆ
のアキシァル荷重をかけ、それと同時に一定の加速度で
主軸２５を減速させ、その時の誘導モータ２６の出力値
Ｋｗと、試験用軸受２３の内輪の温度変化を、試験用軸
受２３の完全停止まで測定した。この場合、主軸２５を
減速させる加速度は、−７０ｒｐｍ／ｍｉｎの一定加速
度とした。
験用軸受２３の予圧を調整し、ハウジング２１内部を真
空排気した後、主軸２５を定格回転させた。次に、負荷
調整ねじ２７の操作により試験用軸受２３に３００kgｆ
のアキシァル荷重をかけ、それと同時に一定の加速度で
主軸２５を減速させ、その時の誘導モータ２６の出力値
Ｋｗと、試験用軸受２３の内輪の温度変化を、試験用軸
受２３の完全停止まで測定した。この場合、主軸２５を
減速させる加速度は、−７０ｒｐｍ／ｍｉｎの一定加速
度とした。
【００４１】表４は、この実験で用いた試験用軸受の組
合せ条件を示したものである。
合せ条件を示したものである。
【００４２】
【表４】
【００４３】上記の表において、内輪と外輪は共にＳＵ
Ｊ２の焼入れ品を使用した。また、サンプルＮｏ．５
は、鉛青銅の保持器による潤滑剤の補充効果をみるため
に、保持器を使用せずにボールだけを内外輪間に組込ん
だ総ボール型の玉軸受を使用したものである。
Ｊ２の焼入れ品を使用した。また、サンプルＮｏ．５
は、鉛青銅の保持器による潤滑剤の補充効果をみるため
に、保持器を使用せずにボールだけを内外輪間に組込ん
だ総ボール型の玉軸受を使用したものである。
【００４４】図１１乃至図１５は、それぞれ表４のサン
プルＮｏ．１乃至Ｎｏ．５の試験結果を示している。
プルＮｏ．１乃至Ｎｏ．５の試験結果を示している。
【００４５】これらの試験結果をまとめると、次のよう
になる。
になる。
【００４６】（１）図１１及び図１３に示すように（サ
ンプルＮｏ．１及びサンプルＮｏ．３）、ボール転走面
の潤滑剤に二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）を用いた場
合、タッチダウン直後に急激なトルク上昇となる例が多
く生じた。このことは、二硫化モリブデンの被膜はボー
ル転走面の潤滑に不向きであり、鉛青銅の保持器からの
潤滑剤補充が期待できないことを示している。
ンプルＮｏ．１及びサンプルＮｏ．３）、ボール転走面
の潤滑剤に二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）を用いた場
合、タッチダウン直後に急激なトルク上昇となる例が多
く生じた。このことは、二硫化モリブデンの被膜はボー
ル転走面の潤滑に不向きであり、鉛青銅の保持器からの
潤滑剤補充が期待できないことを示している。
【００４７】（２）図１２及び図１４に示すように（サ
ンプルＮｏ．２及びサンプルＮｏ．４）、ボール転走面
の潤滑剤に鉛（Ｐｂ）を使用した場合は、良好なタッチ
ダウン特性が得られた。また、試験結果では、ボールの
材料にＳＵＪ２を使用した場合（サンプルＮｏ．２）、
タッチダウン途中でのトルク変動が大きく、ボール材料
にセラミックス（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を使用した場合（サンプ
ルＮｏ．４）の方が安定したトルク特性を示した。
ンプルＮｏ．２及びサンプルＮｏ．４）、ボール転走面
の潤滑剤に鉛（Ｐｂ）を使用した場合は、良好なタッチ
ダウン特性が得られた。また、試験結果では、ボールの
材料にＳＵＪ２を使用した場合（サンプルＮｏ．２）、
タッチダウン途中でのトルク変動が大きく、ボール材料
にセラミックス（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を使用した場合（サンプ
ルＮｏ．４）の方が安定したトルク特性を示した。
【００４８】（３）図１５に示すように（サンプルＮ
ｏ．５）、総ボール形式では、タッチダウン直後のトル
クは低いが、わずかな時間の経過後、急激なトルク上昇
に至った。これは、保持器からの潤滑剤の補充機能がな
いために、ボール転走面の潤滑不足が生じ、それがトル
ク上昇の原因になったと考えられる。
ｏ．５）、総ボール形式では、タッチダウン直後のトル
クは低いが、わずかな時間の経過後、急激なトルク上昇
に至った。これは、保持器からの潤滑剤の補充機能がな
いために、ボール転走面の潤滑不足が生じ、それがトル
ク上昇の原因になったと考えられる。
【００４９】上記の試験結果から、ボール転走面の潤滑
剤には鉛が適し、保持器から鉛の補充によって安定した
トルク特性が得られることが解る。しかし、実験例２の
結果では、金属同士の摺動面に鉛より二硫化モリブデン
の方が良好な潤滑性能を示しており、内輪におけるタッ
チダウン面や保持器の案内面の潤滑は、二硫化モリブデ
ンの被膜の方が適していると考えられる。
剤には鉛が適し、保持器から鉛の補充によって安定した
トルク特性が得られることが解る。しかし、実験例２の
結果では、金属同士の摺動面に鉛より二硫化モリブデン
の方が良好な潤滑性能を示しており、内輪におけるタッ
チダウン面や保持器の案内面の潤滑は、二硫化モリブデ
ンの被膜の方が適していると考えられる。
【００５０】以上の実験例１、２、３の結果から、最適
な耐久寿命を実現することができる条件として、次の組
合せを挙げることができる。
な耐久寿命を実現することができる条件として、次の組
合せを挙げることができる。
【００５１】 潤滑は、ボール転走面に鉛の被膜、他
部材と接触する軌道輪の表面に二硫化モリブデンの被
膜。
部材と接触する軌道輪の表面に二硫化モリブデンの被
膜。
【００５２】 保持器は鉛青銅３種。
【００５３】 ボールの材料はセラミックス（ＳｉＮ
系）。
系）。
【００５４】なお、上記の条件において、保持器の材料
は鉛青銅４種としても、長時間にわたって潤滑剤の安定
した補充を行なうことができる。
は鉛青銅４種としても、長時間にわたって潤滑剤の安定
した補充を行なうことができる。
【００５５】また、ボールの材料は、ＳＵＪ２として
も、若干トルクが高くなるものの十分に使用に耐えるこ
とができる。
も、若干トルクが高くなるものの十分に使用に耐えるこ
とができる。
【００５６】
【効果】以上のように、この発明は、従来確立されてい
なかったタッチダウン軸受に最適な耐久寿命を与える条
件を提供するものであり、多数回のタッチダウンにも耐
え得る耐久性を実現し、磁気軸受装置の性能の安定化と
作業能率の向上が図れる効果がある。
なかったタッチダウン軸受に最適な耐久寿命を与える条
件を提供するものであり、多数回のタッチダウンにも耐
え得る耐久性を実現し、磁気軸受装置の性能の安定化と
作業能率の向上が図れる効果がある。
【図１】磁気軸受装置の構造図
【図２】タッチダウン軸受を示す断面図
【図３】同上の保持器の一部を示す斜視図
【図４】他のタッチダウン軸受を示す断面図
【図５】同上の保持器の一部を示す斜視図
【図６】鉛青銅２種製保持器のトルク特性を示すグラフ
【図７】鉛青銅３種製保持器のトルク特性を示すグラフ
【図８】鉛青銅４種製保持器のトルク特性を示すグラフ
【図９】各種の固定潤滑剤のトルク特性を示すグラフ
【図１０】実験例３の試験装置の構造図
【図１１】実験例３におけるサンプルＮｏ．１のタッチ
ダウン特性を示すグラフ
ダウン特性を示すグラフ
【図１２】同上のサンプルＮｏ．２のタッチダウン特性
を示すグラフ
を示すグラフ
【図１３】同上のサンプルＮｏ．３のタッチダウン特性
を示すグラフ
を示すグラフ
【図１４】同上のサンプルＮｏ．４のタッチダウン特性
を示すグラフ
を示すグラフ
【図１５】同上のサンプルＮｏ．５のタッチダウン特性
を示すグラフ
を示すグラフ
１ 磁気軸受 ２ 回転軸 ３、４ タッチダウン軸受 ５、６ アンギュラ玉軸受 ７ 内輪 ８ 外輪 ９、９’ 保持器 １０ ボール １２ タッチダウン面 １５ ボール転走面 １６ 鉛の被膜 １７ 二硫化モリブデンの被膜
Claims (2)
- 【請求項１】 内輪と、外輪と、この内輪と外輪の間に
組込まれた保持器に保持されたボールとからなり、上記
内輪又は外輪の一方を、磁気軸受により支持した回転部
材に対向配置させている磁気軸受装置のタッチダウン軸
受において、上記保持器を鉛含有銅系金属で形成し、上
記回転部材に対向配置させている内輪又は外輪の表面
に、鉛の被膜を形成したボール転走面と、二硫化モリブ
デンの被膜を形成したタッチダウン時に回転部材と接触
する面とを有することを特徴とする磁気軸受装置のタッ
チダウン軸受。 - 【請求項２】 上記鉛含有銅系金属を鉛青銅３種とした
請求項１に記載の磁気軸受装置のタッチダウン軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007687A JPH11257353A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007687A JPH11257353A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187419A Division JPH0526237A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 磁気軸受装置のタツチダウン軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257353A true JPH11257353A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=11672710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11007687A Pending JPH11257353A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11257353A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2348680A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-11 | Nsk Ltd | Rolling bearing for protecting a magnetic bearing |
| JP2020159491A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 軸受構造 |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP11007687A patent/JPH11257353A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2348680A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-11 | Nsk Ltd | Rolling bearing for protecting a magnetic bearing |
| GB2348680B (en) * | 1999-04-09 | 2001-03-28 | Nsk Ltd | Rolling bearing for protection of magnetic bearing |
| US6661143B1 (en) | 1999-04-09 | 2003-12-09 | Nsk Ltd. | Bearing unit with magnetic bearing protection upon rotation stoppage |
| JP2020159491A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 軸受構造 |
| WO2020196429A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 軸受構造 |
| US11319965B2 (en) | 2019-03-27 | 2022-05-03 | Daikin Industries, Ltd. | Bearing structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5028219A (en) | Bearings for use in negative-pressure environments | |
| JPH0632740U (ja) | ターボチャージャー用玉軸受 | |
| JPH11210766A (ja) | ３点接触玉軸受 | |
| JP2001221235A (ja) | 固体潤滑組み込みベアリング及び固体潤滑組み込みベアリングに用いる保持器及び固体潤滑組み込みベアリングを備えるロール | |
| JPH11257353A (ja) | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 | |
| JPS61165021A (ja) | ころがり軸受 | |
| JPH0526237A (ja) | 磁気軸受装置のタツチダウン軸受 | |
| JPS622024A (ja) | 固体潤滑転がり軸受 | |
| JP6481798B2 (ja) | 転がり軸受 | |
| JPH03255224A (ja) | 真空用軸受 | |
| JP2002130279A (ja) | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 | |
| JP2001254801A (ja) | 転がり摩擦を利用した機械要素およびこの転動体、並びに真空用直進導入機構 | |
| JP2000120707A (ja) | 転がり軸受 | |
| JPH1182522A (ja) | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 | |
| JPH04321815A (ja) | 転がり軸受 | |
| JP2000220637A (ja) | 磁気軸受装置のタッチダウン軸受 | |
| JP4644817B2 (ja) | 固体潤滑軸受 | |
| JPH084773A (ja) | 固体潤滑転がり軸受 | |
| JP3490074B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP2002130300A (ja) | 真空機器用転がり軸受 | |
| JP2003254335A (ja) | 転動装置 | |
| JP2002227848A (ja) | 転がり軸受用保持器 | |
| JPH09144764A (ja) | 転がり軸受 | |
| JPH0611434Y2 (ja) | ボールねじ | |
| JP3520363B2 (ja) | 転がり軸受 |